Analizuj awarie wyładowania izolatorów słupkowych na podstawie wielu metod

Przegląd sytuacji

W trakcie okresu komisji sieci przemiennopradowej pewnej podstacji energetycznej wystąpił awaryjny wyładowanie połyskowe izolatora postowego. Szczegóły awarii są następujące:
Podczas zamykania przełącznika stacji przemiennopradowej 500 kV do ładowania szyny, operacja ochrony różnicowej dwustronnej szyny spowodowała odłączenie przełącznika. Fazą awaryjną była faza B, a prąd awaryjny wynosił 5 760 A. Przeprowadzono analizę składu gazu SF₆ w komorze gazowej, a zawartość SO₂ wyniosła 5,3 μL/L (standard to 2 μL/L).

Konstrukcja izolatora postowego

Komora gazowa obejmuje trzy izolatory postowe, pułapki cząsteczkowe, płyty ściągające itp. Jak pokazano na Rysunku 1, podczas montażu trzy izolatory postowe i pułapki cząsteczkowe są najpierw zamocowane do metalowej płyty ściągającej za pomocą śrub. Osłona ekranująca jest montowana na metalowej wkładce w centrum izolatora za pomocą śrub. Wkladka jest spajana z izolatorem przez lejenie. Po zmontowaniu jest zamocowywana do flanży rurkowej szyny za pomocą śrub płyty ściągającej. Głównym materiałem izolatora jest żywica epoksydowa, pułapka cząsteczkowa jest wykonana z materiału stopowego, a podkład ograniczający jest wykonany z materiału izolacyjnego.

Główną funkcją izolatora postowego jest wspieranie wewnętrznego przewodnika i nie służy on do izolacji komory gazowej. Gdy urządzenie działa normalnie, izolator postowy jest równomiernie obciążony pod stałym ciśnieniem gazu, jak pokazano na Rysunku 2. Z drugiej strony, rozkład pola elektrycznego trójnożnego izolatora postowego jest bardzo nierównomierny. Natężenie pola elektrycznego na styku między metalową wkładką a żywicą epoksydową jest stosunkowo wysokie. Ten nierównomierny rozkład prowadzi do stosunkowo silnego lokalnego nagromadzenia ładunków na izolatorze postowym. W przypadku obcych ciał lub innych sytuacji podczas działania, może wystąpić wyładowanie połyskowe.

Ponowne pomiary wymiarów zewnętrznego wyglądu

Awaryjny izolator postowy został zwrócony do fabryki w celu ponownych pomiarów wymiarów i kontroli zewnętrznego wyglądu. Awaryjne izolatory postowe szyn zostały delikatnie wyczyścione, a znaki zagrane. Powierzchnia izolatora postowego była nienaruszona, a nie wykryto żadnych widocznych pęknięć, bańek powietrza ani innych anomalii.

Z uwzględnieniem rysunków, dokonano ponownych pomiarów wielu kluczowych wymiarów izolatora postowego, pułapek cząsteczkowych, osłon ekranujących, płyt ściągających itp. Obejmowało to ponowne pomiary wielu wymiarów, takich jak odległość między środkami trzech nóg izolatora postowego, średnica obwodowa, kąt. Wszystkie wymiary okazały się zgodne z normą.

Badanie penetracyjne barwnikiem

Na izolatorze postowym przeprowadzono badanie penetracyjne barwnikiem. Po czyszczeniu i szlifowaniu przeprowadzono inspekcję. Środek czyszczący został opryskany na papier, a następnie barwnik na powierzchni izolatora został wytarty. Po dokładnym badaniu nie wykryto przecieku barwnika, a badanie penetracyjne barwnikiem nie wykazało żadnych anomalii.

Badanie rentgenowskie i tomografia przemysłowa

Na izolatorze postowym przeprowadzono badanie rentgenowskie. Izolator postowy był obracany o 360° podczas kontroli, a nie wykryto żadnych defektów, takich jak słabe spajanie, bąble czy pęknięcia.
Przeprowadzono testy tomografii przemysłowej na izolatorze postowym. Materiał izolacyjny wewnętrzny był ogólnie jednorodny, a nie wykryto żadnych dziur powietrznych, pęknięć, domieszków ani innych defektów. Nie było słabego spajania między wkładką niskiego napięcia a żywicą epoksydową, ani między centralnym walcem a żywicą epoksydową.

Test wytrzymałości mechanicznej

Na izolatorze postowym przeprowadzono testy wytrzymałości mechanicznej, w tym test naciskowy (12 kN, utrzymanie nacisku przez 30 min) i test skręcający (15 kN, utrzymanie nacisku przez 30 min). Obserwowano powierzchnię izolatora postowego pod kątem jakichkolwiek anomalii, pęknięć lub uszkodzeń. Testy wytrzymałości mechanicznej nie wykazały żadnych anomalii.

Test wytrzymałości izolacyjnej

Izolatory postowe zostały zmontowane w stan testowy szyny z nowymi pułapkami cząsteczkowymi i starymi pułapkami cząsteczkowymi (po szlifowaniu) zwróconymi z miejsca, a wewnątrz wypełniono je gazem SF₆ o ciśnieniu 0,5 MPa.
Po pierwsze, oceniono według metody testu wytrzymałościowego w zakładzie: wytrzymałość na napięcie z częstotliwością sieciową (740 kV przez 1 min - 381 kV przez 5 min) i impuls gromowy (±1675 kV, 3 razy każdy); następnie, oceniono według metody testu wytrzymałościowego na miejscu: wytrzymałość na napięcie z częstotliwością sieciową (318 kV przez 5 min - 550 kV przez 3 min - 740 kV przez 1 min - 381 kV przez 45 min). Wszystkie wyniki testów były normalne, bez wyładowań ani anomali.

Test reprodukcji awarii

Na podstawie powyższej analizy izolatora postowego stwierdzono, że nie wykryto problemów z awarią w etapach projektowania i produkcji izolatora postowego. Wstępnie oceniono, że obce ciała na powierzchni izolatora postowego podczas etapu montażu mogły spowodować wyładowanie połyskowe. Aby dalej potwierdzić przyczynę wypadku, jak zostało przeanalizowane, biorąc pod uwagę możliwe miejsca ukrycia obcych ciał i sytuację braku smarowania, przeprowadzono testy reprodukcyjne w różnych warunkach pracy, w tym: nanoszenie 1/3 smaru na izolator postowy (bez wyładowania), nanoszenie 1/2 smaru na izolator postowy (bez wyładowania), nanoszenie 2/3 smaru na izolator postowy (bez wyładowania), nanoszenie 1/3 smaru na izolator postowy i dmuchanie pyłu (pył na izolator postowy, bez wyładowania) itp.

Na podstawie wyników testów reprodukcyjnych w powyższych warunkach pracy można wnioskować, że pojedyncze zanieczyszczenie smarem lub metalowe obce ciała prawdopodobnie nie spowodują powierzchniowego wyładowania połyskowego izolatora; dla izolatorów, które ulegają zniszczeniu pod wpływem napięcia z częstotliwością sieciową, zarówno centralna wkładka, jak i wkładka o potencjale ziemi mają wyraźne ślady ablacji; dla izolatorów, które ulegają zniszczeniu pod wpływem impulsu gromowego, centralna wkładka ma ślady ablacji, co jest podobne do zjawiska awarii na miejscu.